Título
Síntesis de nanomateriales para baterías zinc - aire que operan con membranas poliméricas gelificadas
Autor
César del Ángel Coello
Colaborador
Noe Arjona (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
En este trabajo se presenta la metodología para la síntesis de membranas poliméricas gelificadas con poliácido acrílico y alcohol de polivinilo para su modificación con nanopartículas higroscópicas con la finalidad de aumentar su capacidad de retención de electrolito y disminuir su taza de evaporación cuando son utilizadas en una batería recargable Zinc – aire flexible. Las membranas sintetizadas por medio de la técnica de evaporación de solvente y modificadas con nanopartículas de óxidos de silicio presentan una mejora en la capacidad de retención de hasta 572 % añadiendo nanoesferas de silicio al 5 % en peso y con tamaño nominal de 107 nm. También se sintetizaron óxidos tipo espinela con Co, Cu y Mn para uso como electrocatalizador de las reacciones de reducción y evolución de oxígeno en baterías Zinc – Aire.
Las membranas fueron caracterizadas fisicoquímicamente vía espectroscopia infrarroja y Raman, y microscopia electrónica de barrido. Con lo cual se verifica la homogeneidad y la correcta modificación de la membrana. Mientras que, las espinelas fueron caracterizadas por medio de difracción de rayos X y microscopia electrónica de transmisión y de barrido. Con las cuales se confirmó la estructura cristalina tipo AB2X4 (A=catión 2+, B=catión 3+, X= oxígeno).
La cinética de los electrocatalizadores se evaluó utilizando voltamperometría lineal de disco rotatorio. Y finalmente, para evaluar el desempeño de la membrana modificada y del catalizador, se realizaron pruebas en modo batería con un dispositivo con arreglo de tipo sándwich. El rendimiento en modo batería fue excelente comparado con una batería con membrana sin modificar y un cátodo con Pt, alcanzando en la descarga los 100 mA cm-2 con un OCP de 1.44 V para la batería modificada y 50.02 mA cm-2 obtenidos con la membrana sin modificar. Además, se duplicaron los ciclos de carga/descarga al disminuir su brecha de potencial de 0.72 V a 0.35 V con la membrana modificada, esto debido a la alta capacidad de retención de electrolito con la incorporación de nanopartículas de SiO2.
This work presents a synthesis method to obtain a gel polymeric membrane with polyacrylic acid and polyvinyl alcohol for their modification with hygroscopic nanoparticles to increase their electrolyte retention capacity and decrease evaporation rate when used in rechargeable battery Zinc.Keywords: Energy Storage, Battery Energy Storage, Membrana, Electrocatalizador. Almacenamiento de enegía, Almacenamiento de energía de la batería
Editor
Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica, S. C.
Fecha de publicación
5 de diciembre de 2022
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Cobertura
Querétaro
Repositorio Orígen
REPOSITORIO INSTITUCIONAL CIDETEQ
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